1、個人資料整理 僅限學習使用摘要工業控制是計算機的一個重要應用領域，計算機控制正是為了適應這一領域的 需要而發展起來的一門專業技術，它主要研究如何將計算機技術和自動控制理 論應用于工業生產過程，并設計出所需要的計算機控制系統。本次設計所采用的主體芯片有8086CPU和可編程并彳T接口芯片8255A,其 中，8086CPU曾是使用廣泛的16位微處理器，具有40個管腳的雙列直插式封裝 芯片,內外數據線都為16位，地址線為20位，直接尋址為1MB。而8255A是一 種通用的可編程并行I/O接口芯片，廣泛用于幾乎所有系列的微機系統中，它的 各端口內具有中斷控制邏輯，在外設于 CPU之間可以用中斷方式進行

2、信息交換 ,使用條件傳輸方式時可用 聯絡”線進行控制。數字P ID控制系統是時間的離散系統，計算機對生產過程的控制是斷續的 過程.即在每一個采樣周期內，傳感器將所測數據轉換成統一的標準信號后輸入 給調節器，在調節器中與設定值進行比較得出偏差值,經PID運算得出本次的控 制量，輸出到執行器后才完成了本次的調節任務。關鍵字：計算機控制 8086CPU 8255A數字PID目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 摘要 1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1直流電機及主要芯片介

3、紹 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 直流電機的工作原理 3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 直流電機的調速方法 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 8086CPU 介紹 4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 8255A 芯片 6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 74LS48 芯片 7 HYPERLINK l bookmark32 o C

4、urrent Document 74LS373 芯片 8 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document L298芯片介紹 8 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2系統硬件設計 9各部分電路詳細原理圖 10顯示驅動電路 10 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 電機驅動電路 11 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 8086 控制電路 12 HYPERLINK l bookmark57 o Current Docu

5、ment 8255 控制電路 13 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 3系統的軟件設計 14 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 總體設計思路 14 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 按鍵檢測子程序流程圖 16 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 4運行結果與分析 18 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 課程設計感想及體會 21 HYPERLINK l

6、 bookmark69 o Current Document 參考文獻 22 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 附錄：源程序 23直流電機微型計算機速度控制系統 的設計1直流電機及主要芯片介紹直流電機的工作原理直流勵磁的磁路在電工設備中的應用，除了直流電磁鐵 直流繼電器、直流 接觸器等）外，最重要的就是應用在直流旋轉電機中。在發電廠里，同步發電 機的勵磁機、蓄電池的充電機等，都是直流發電機；鍋爐給粉機的原動機是直 流電動機。止匕外，在許多工業部門，例如大型軋鋼設備、大型精密機床、礦井 卷揚機、市內電車、電纜設備要求嚴格線速度一致的地方等，通常都

7、采用直流 電動機作為原動機來拖動工作機械的。直流電動機的工作原理很直觀，給兩個電刷加上直流電源，有直流電流從 電刷A流入，經過線圈abcd,從電刷B流出，根據電磁力定律，載流導體ab和cd 收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個 轉矩，使得轉子逆時針轉動；如果轉子轉到一定位置，電刷 A和換向片2接觸， 電刷B和換向片1接觸，直流電流從電刷A流入，在線圈中的流動方向是dcba 從電刷B流出。此時載流導體abfficd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判 定，它們產生的轉矩仍然使得轉子逆時針轉動。電樞一經轉動，由于換向器配 合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由線

8、圈邊 ab和c啦入，使線圈邊只 要處于N極下，其中通過電流的方向總是由電刷 A流入的方向，而在S極下時， 總是從電刷B流出的方向，這就保證了每個磁極下線圈邊中的電流始終是一個 方向，這樣的結構，就可使電動機連續旋轉。直流電機的調速方法根據直流電機的基本原理，由感應電勢、電磁轉矩以及機械特性方程式可 知，直流電動機的調速方法有三種： ,內部包含4信道邏輯驅動電路，是一種二相和四相步進電機的專用 驅動器，可同時驅動2個二相或1個四相步進電機，內含二個 H-Bridge的高電 壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準 TTL邏輯準位信號，可驅動46V、2A 以下的步進電機，且可以直接透過電源來調節輸出電壓

9、；此芯片可直接由單片 機的IO端口來提供模擬時序信號。從8255的C 口輸出信號來控制電機的運 動。8086 控制電路AU421313319RESETADp. 15READYAN6J9IIVTA/QS1INTRALE/QSOH0LD/GT1SHEHLDXVGTODT/R/S1TESTDEN/S2NMIRDMN/MXWR/LOCKCLKM/IO/SO6036SRCFILE=jisuanji.asnnADO.1501252S01013DAID0D1D2D3D4D5D6D7OELE上匚二;M -rr r-k-nU774LS3733 3 2 S S S）中 e e一口 300000Q0Q1Q2Q3Q4

10、Q5Q6Q774LS373ffExr:圖2-4 8086控制部分在這個系統中，8086作為整個系統的主控芯片，用來控制協調整個系統的工作，按鍵按下從8255的A 口輸入，接著反應到8086中，讓8086做出反應要編寫8段子程序。這里對于沒有開關按下的情況，就循環掃描鍵盤開關即可。8個子程序對應8個按鍵按下的狀態。其中有三個控制鍵：STARTS、SET鍵和CLEAR,它們分別完成的任務是開始開啟，停止，和重置清零8255 控制電路4031_2_213：的A39_5-38 6 ：377如 202122 P&423 PB5 一26時I-1415五1312 五 10一L J 二.二，4 匚O 1 2

11、4 5 E 7 0 12 3 4 5 6 7 A A A A A A A A s B BBBBBB cccccccc pppppppp pppppppp ppppppppRD WR 加A1 RESETCS啟二,33AZ 232ADJ31皿；3 口ADS294二七28AD727ADO34pj UZIin出但 S8838SE8 BEUiU6口躍，001002U77JLS373ELDUDFEE- CJ 00000000am :旨都 * CO3 g :glB 1135圖2-5 8255A控制部分AND8255具有3個相互獨立的輸入/輸出通道端口，用+5V單電源供電，能在以 下三種方式下工作。方式 0基

12、本輸入輸出方式； 方式 1選通輸入/出方式； 方式2雙向選通輸入/輸出方式；鍵盤從A 口輸入，8086檢驗D0D7 口，再做出反應，調用其內部相應程序，最后再把信息傳到8255, C 口和B 口做出反應。3系統的軟件設計8255送控制字，確 定各口地址并鎖存掃描鍵盤，看是否有鍵按下是返回調用圖3-1系統總流程圖3.1總體設計思路這次編程按照任務書上的要求，以直流電動機調速為基本目的。整體思路 是先給定了 8255的控制字，然后設置好8255的各個端口的地址值，程序首先 進行的任務就是掃描按鍵開關是否有動作，是否被按下，然后通過按下不同的 按鍵開關，從PA口輸入不同的高低電平的組合，然后程序對

13、PA口輸入的數據 進行判斷，若和對應的鍵值相等則跳轉到對應的子程序。對于這三個程序的編寫需要和其他子程序分開，這里的START就是讓電動機全速的運轉，并在顯示上顯示一個鍵值 1,這里控制電機的PC口就輸出一 個全為1的PWMfe,即讓電機全速旋轉。而對于 SET編寫程序讓PC口輸出一 個全0的排列，這樣電動機就不再運轉，并且在數碼管顯示器上顯示一個鍵值 2。而對于其他5個按鍵的編程則大同小異。圖3-2按5號鍵時的顯示以一個鍵值為5的鍵為例。要求再按下后，程序將 PA 口數據掃描進入寄存 器，然后再執行相應子程序，在數碼管上第一位顯示數字，后三位顯示轉速。 這里因為轉速都是3位數，因此就空出一位

14、來顯示鍵值了，如例子中的鍵值為 5,速度為300。因此就顯示“ 5300”然后再在PC口輸出相應的高低電平組 合，這里300為額定轉速，因此輸出的是全1的組合。子程序執行一次以后，要重新檢查鍵值是否改變，因此這里需要重新掃描 鍵盤，輸入PA 口的數據，然后在輸出PC 口和PB 口的數據，這里要注意了，由 于PC口要產生一個高低電平的PWMfe,因此，需要端口高低電平的不斷循環， 因此當前的輸出值需要送入另一個寄存器，然后用AL來存放其他端口的信息，其他端口內容輸出結束以后，再將寄存器的內容返回給AL.如果不這樣做，那么PC口會一直輸出同一個值，這樣不能達到調速的目的。同時還要注意一點， 在IN

15、和OUT旨令中只能用DX和AL寄存器，因此在讀取不同端口的值的時候， 這幾個寄存器內的內容是隨時變化的。因此，每當要給PC口輸出波形的時候，都要重新賦值給AL,這也是使用其他寄存器的目的。3.2按鍵檢測子程序流程圖否子程序結束圖3-3按鍵檢測子程序圖3-4按鍵按下時處理子程序4運行結果與分析啟動后，初始狀態FEE 事11:Tmulw咖癡舊保第 9巾m2m啜唱曜 附愉KSK1*期k6e圖4-1上電狀態按下啟動按鈕。電機順時針方向轉動，如圖 4-2,倘若此時按停止按鈕，電機停止轉動，回到圖 4-3狀態。顯示管中的數字是按鍵的編號）1.SET 上* 悔Wi叱/i川 iTJtorJfTI iLHBCj

16、 ri.WH FI ktE g電Hl FF uirtr snmClF 1網OK;!-= rT-rF-,r者1*47dFliF_圖4-2啟動狀態圖4-3停止狀態此時再按清零按鈕，就可以直接清零，電機停止轉動，回到初始狀態，如圖 4-4圖4-4清零狀態3到7號按鈕是控制電機的轉速，并且依次遞增，對應著按鈕分別是100到500顯示屏中最左邊的數字對應著該按鈕，右邊三個則是速度），如圖 4-5,是按5號鍵時，對應著300的轉速。圖4-5速度為300時的狀態課程設計感想及體會經過這次的課程設計，讓我再次發現了自己的很多不足之處，首先，第一就是 態度問題，在接到課設任務之后的很多大，我都沒有要開始的計劃，

17、導致荒廢 了很多天的時間，這樣直接使得后來開始動手的時候已經沒有多少時間了。這 一點我覺得無論在以后的學習還是工作中都很值得注意，凡事都不能拖延，該 完成的事情就應該果斷快速完成。在做課程設計的過程中，我逐漸發現了計算機類課程的關聯性相當大，從 C語言，匯編語言到微機原理的課程內容，再到我們這學期學的計算機控制技 術和單片機原理，這些課程有很多的關聯部分。正如這次所做的直流電機調速 ,首先要對直流電機有一定的了解，要知道通過控制什么量來調整速度，知道 了這些以后再聯想自己所學的微機原理，計算機控制等課程的知識，就大概想 到應該用什么樣的芯片組合來達到這效果。當然，其中的資料搜集過程是相當 枯燥

18、的。在搜集資料的時候，我發現 8086CPU和8255A芯片很適合實現這樣一 個功能，當然,還要配合其他芯片，比如 74LS373、74LS138還有與門輔助來實 現控制信號；用L298來控制電機。我發現，我在計算機控制這門課程上還有很多沒搞懂的地方，直到做課設 的時候要用到相關知識了，我才發現以前自己學習到的東西還很膚淺，這樣使 得我要不停的翻書，才能確定到底應該怎么做。總的來說，這次課程設計收獲是巨大的，無論是心態還是知識，我都得到了很 大啟發，雖然經歷了很多失敗，也曾經沮喪甚至絕望過，但還是做出了這個方 案。我開始覺得，我們所學的東西越來越接近實際生活了，與此同時，壓力也 更大了，因為現

19、實的東西更加復雜，會出現很多書本上不會有的變故，很多東 西也不是書本的知識能夠解決的，我們應該試著更多的去用自己的腦子去想想 ,看看能不能有更加好的解決辦法。同時，我也在課設中得到了一些自信，畢 竟自己還是學有那么一點東西的，或許其他的知識在以后會慢慢忘記，但是這 次課設我所用到的一些知識，絕對會讓我印象深刻的。參考文獻1于海生.計算機控制技術.北京：機械工業出版社，20072彭虎，周佩玲，傅忠謙.微機原理與接口技術.北京：電子工業出版社，20083李發海，王巖.電機與拖動基礎 第3版）.北京：清華大學出版社，20054謝維成.單片機原理與應用及C51程序設計M.北京：清華大學出版社，2006

20、5楊恢先.單片機原理及應用M.北京：人民郵電出版社，20066張靖武.單片機系統的PROTEUS設計與仿真M.北京：電子工業出版社，2007附錄：源程序org 100hCODE SEGMENTASSUME CS:CODESA_PORT EQU 8020HB_PORT EQU 8022HC_PORT EQU 8024HCTRL_PORT EQU 8026H;各控制口的地址START:MOV AL,90HMOV DX,CTRL_PORTOUT DX,AL;初始化KEY:MOV DX,A_PORTIN AL,DXMOV BH,ALCMP BH,0FFHJE KEY;檢測是否有按鍵按下，沒有則重新檢測

21、CMP BH,0FEHJE ONE;若7號鍵按下，則跳到ONECMP BH,0FDHJE TWOCMP BH,0FBHJETHREECMP BH,0F7HJE FOURCMP BH,0EFHJE FIVECMP BH,0DFHJE SETCMP BH,0BFHJE BEGINCMP BH,7FHJE CLEARONE:MOV CX,0FFFFH; 7號鍵按下后的處理子程序MOV AX,0FFFFHD1: MOV DX,C_PORTOUT DX,AXROL AX,1MOV CX,AXMOV DX,A_PORTIN AL,DXMOV BH,ALCMP BH,0FEHJNZ KEY;繼續檢測按鍵，按

22、鍵有變化則跳到 KEYMOV DX,B_PORTMOV AL,0E7HOUT DX,ALMOV AL,0D5HOUT DX,ALMOV AL,0B0HOUT DX,ALMOV AL,70HOUT DX,ALMOV AX,CXJMP D1;顯示相應數據TWO:MOV CX,0FFFFHMOV AX,0FCFCHD2: MOV DX,C_PORTOUT DX,AXROL AX,1MOV CX,AXMOV DX,A_PORTIN AL,DXMOV BH,ALCMP BH,0FDHJNZ KEYMOV DX,B_PORTMOV AL,0E6HOUT DX,ALMOV AL,0D4HOUT DX,ALM

23、OV AL,0B0HOUT DX,ALMOV AL,70HOUT DX,ALMOV AX,CXJMP D2THREE:MOV CX,0FFFFH MOV AX,0F8F8HD3: MOV DX,C_PORT OUT DX,AX ROL AX,1 MOV CX,AX MOV DX,A_PORT IN AL,DX MOV BH,AL CMP BH,0FBH JNZ KEYMOV DX,B_PORT MOV AL,0E5H OUT DX,AL MOV AL,0D3H OUT DX,AL MOV AL,0B0H OUT DX,AL MOV AL,70H OUT DX,AL MOV AX,CX JMP D3FOUR:MOV CX,0FFFFH MOV AX,0F0F0HD4: MOV DX,C_PORT OUT DX,AX ROL AX,1 MOV CX,AX MOV DX,A_PORT IN AL,DX MOV BH,AL CMP BH,0F7H JNZ KEYMOV DX,B_PORT MOV AL,0E4H OUT DX,AL MOV AL,0D2H OUT DX,AL MOV AL,0B0H OUT DX,AL MOV AL,70H OUT DX,ALMOV AX,CX JMP D4FIVE:MOV CX,0FFFFHMOV AX,0E0E0HD5: MOV DX,C_P